Hvorfor er udskrivning og farvning af spildevand svært at behandle? Oversigt over behandlingsteknologier

Udskrivning og farvning af spildevand refererer til spildevandet, der udledes under forbehandling, farvning, trykning og efterbehandling af bomuld, uld, hamp, silke, kemiske fibre eller blandede produkter. Tryknings- og farvningsindustrien er en stor-vandforbrugende sektor i tekstilindustrien, hvor vand fungerer som et medium gennem hele tryk- og farvningsprocessen.

 

I. Water Kvalitet og Quanitet Karakteristika ved trykning og farvning af spildevand

 

På grund af de komplekse tryk- og farvningsprocesser og brugen af ​​en lang række kemikalier såsom farvestoffer, størrelser og hjælpestoffer, er tryk- og farvningsspildevand karakteriseret vedstor volumen, højt indhold af organiske forurenende stoffer, dyb farve, høj alkalinitet og store vandkvalitetsudsving, hvilket gør det til en type industrispildevand, der er svært at behandle.

 

1. Hovedforurenende stoffer og sammensætning af tryk- og farvningsspildevand

Udskrivning og farvning af spildevand indeholder farvestoffer, størrelser, hjælpestoffer, olier, syrer og baser, fiberurenheder, sand og uorganiske salte. Blandt dem indeholder farvestoffer nitro, aminoforbindelser og tungmetaller som kobber, krom, zink og arsen, som er meget biologisk giftige og forårsager alvorlig forurening.

Farvestoffer er hovedkilden til forurenende stoffer i spildevand, med forskellige typer og varierende biologisk nedbrydelighed.

Hjælpemidler er en anden stor kilde, herunder overfladeaktive stoffer, metalkompleksdannende midler osv., som er klassificeret i befugtnings- og penetreringsmidler, emulgerings- og dispergeringsmidler, skumdæmpere, fikseringsmidler, harpiksefterbehandlingsmidler, flammehæmmere og antistatiske midler osv.

En lille mængde olie fra skure- og efterbehandlingsprocesser er også til stede, med lavt indhold og minimal indvirkning på vandkvaliteten.

 

2. Kilder og vandkvalitet/kvantitetskarakteristika ved trykning og farvning af spildevand

Udskrivning og farvning af spildevand er en blandet strøm fra ovennævnte processer, der indeholder forurenende stoffer såsom råmateriale snavs, fedt, tilsatte størrelser, farvestoffer, overfladeaktive stoffer, hjælpestoffer og syrer/alkalier. Spildevand genereres i alle faser af trykning og farvning:

Forbehandling (syning, afslibning, skuring, blegning, mercerisering): afslibning af spildevand, skuring af spildevand, blegning af spildevand, mercerisering af spildevand

Farvning: farvning af spildevand

Udskrivning: udskrivning af spildevand og sæbevand

Efterbehandling: efterbehandling af spildevand

 

3. Vandkvalitetskarakteristika for spildevand fra forskellige tryk- og farvningsprodukter

Spildevandskvaliteten varierer med fiberråmaterialer, produkttyper, produktionsprocesser, farve-/hjælpetyper, forarbejdningsmetoder og skyllefrekvens. Baseret på fiberråvarer er tekstiltryk og -farvning opdelt i bomuldsfarvning, uldfarvning, silkefarvning og hampfarvning.

 

II. Udledningsstandarder for trykning og farvning af spildevand

 

Udledningsnormen for tryk og farvning af spildevand erUdledningsstandard for vandforurenende stoffer til tekstilfarvnings- og efterbehandlingsindustrien (GB4287-1992).

Kategori I: Skadelige stoffer, der akkumuleres i miljøet eller organismer og udøver-langsigtede indvirkninger på menneskers sundhed (med specificerede maksimalt tilladte udledningskoncentrationer).

 

 

Kategori II: Skadelige stoffer med mindre-påvirkning på lang sigt (med specificerede maksimalt tilladte udledningskoncentrationer).

 

 

III. Behandlingsteknologier til trykning og farvning af spildevand

 

De vigtigste behandlingsmetoder omfatterfysisk behandling, kemisk behandling, fysisk-kemisk behandling, biologisk behandling og alkalireduktionsbehandling. Biologisk behandling er den primære metode, ofte kombineret med andre forbehandlingsteknologier.

 

1. Fysisk behandling

 

(1) Membranadskillelse

Som en høj-effektiv separationsteknologi bruger membranseparation den selektive permeabilitet af biologiske membraner til at adskille, koncentrere og genvinde forurenende stoffer fra spildevand.

Fordele: ingen kemisk tilsætning, ingen sekundær forurening, enkel betjening, lavt energiforbrug, genanvendelige salte og farvestoffer, genanvendeligt behandlet vand.

Applications: ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO) for dye wastewater; decolorization rate 95%–98%, COD₍Cr₎ removal 60%–90%, dye recovery >95%.

Nanofiltration (NF): high energy consumption and membrane fouling under high pressure (>1,0 MPa); nedsænket filtrering forbedrer effektiviteten og sparer energi.

 

Fysisk behandling med høj-energi

Høje-partikelstråler bombarderer vand for at generere meget reaktive ·OH-radikaler og H-atomer, som nedbryder organisk stof.

Fordele: høj organisk fjernelseshastighed, lille fodaftryk, enkel betjening.

Ulemper: dyrt udstyr, høje tekniske krav, højt energiforbrug, lav energieffektivitet.

Gennembrud: Det første demonstrationsprojekt for elektronstrålebestråling til trykning og farvning af spildevand blev bygget i Jinhua, Zhejiang i marts 2017.

 

Ultralydsteknologi

Ultralyd nedbryder ildfaste organiske forurenende stoffer ved at kombinere avancerede oxidations-, forbrændings- og superkritiske vandoxidationsfunktioner.

Mekanisme: Ultralydskavitation bryder organiske bindinger og accelererer flokkulering, hvilket reducerer farve, COD og anilin.

Status: Det meste af forskningen forbliver på laboratoriestadiet.

 

2. Fysisk-kemisk behandling

 

(1) Adsorption

Velegnet til avanceret behandling af lav-koncentration af tryk og farvning af spildevand med lav investering og enkel betjening. Adsorbenter omfatter bl.a.aktivt kul, makroporøs adsorptionsharpiks, kaolin, diatomit og kulslagte.

Aktivt kul: stærk adsorption for vand-opløselige farvestoffer, men dyre og svære at regenerere.

Makroporøs harpiks: god stabilitet, let regenerering, effektiv til aromatiske sulfonater og naphtholer.

Adsorbenter til lave-omkostninger (kaolin, stenkul): god affarvning, men stor slamproduktion.

 

 

Koagulering

Herunder nedbør og luftflotation, der er meget udbredt i små og mellemstore-virksomheder til lave omkostninger, stor kapacitet og høj affarvning. Almindelige koaguleringsmidler: aluminiumsulfat, aluminiumchlorid, jernsulfat, polyaluminiumchlorid (PAC), polyferrisulfat (PFS), polyacrylamid (PAM).

Effektiv til hydrofobe farvestoffer (svovl, kar, disperse farvestoffer), men dårlig til hydrofile farvestoffer.

Ulemper: følsom over for ændringer i vandkvaliteten, lav COD-fjernelse, stort og svært-at-slam.

 

3. Kemisk behandling

 

(1) Kemisk oxidation

Ødelægger farvestofkromoforer ved hjælp af ozon, Fenton-reagens, klor eller natriumhypochlorit.

Ozonering: god affarvning, ingen slam, men høje omkostninger, dårlig til uopløselige farvestoffer, lav COD-fjernelse.

Fenton oxidation: ·OH fra H2O2/Fe2+ bryder farvestofkæder; kombineret med koagulering; forstærket af UV/oxalat.

 

Fotokemisk oxidation

Herunder fotolyse, fotosensibiliseret oxidation, foto-initieret oxidation og fotokatalytisk oxidation (mest udbredt undersøgt).

Katalysatorer: Ti02, CdS, Fe203, WO3; TiO₂ er ideel til stabilitet, ikke-toksicitet og lave omkostninger.

Fordele: milde forhold, stærk oxidation, fuldstændig mineralisering; ulemper: høj investering og energiforbrug, dårlig til høj-koncentration af spildevand.

 

Oxidation af våd luft (WAO)

Oxiderer organiske stoffer ved høj temperatur (125-320 grader) og højt tryk (0,5-20 MPa).Superkritisk vandoxidation (SCWO): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >99% organisk fjernelse på 60 s, hurtig og effektiv.

 

(2) Elektrolyse

Omdanner forurenende stoffer til harmløse stoffer via elektrodereaktioner; omkostninger reduceret med eludvikling.

Jern-kulstofintern elektrolyse: danner galvaniske celler til at generere Fe²⁺/Fe³⁺ flokke og aktive [H]/[O], affarver og forbedrer biologisk nedbrydelighed.

Elektrokatalytisk oxidation: genererer ·OH, O₃, H₂O₂ for fuldstændigt at mineralisere organiske stoffer, velegnet til høj-forbehandling af spildevand.

 

4. Biologisk behandling

 

Opdelt iaerobe, anaerobe og anaerobe-aerobe kombinerede processer; aerob behandling dominerer i Kina.

Aerobic: høj COD/BOD₅-fjernelse, dårlig affarvning.

Anaerob: høj affarvning, lavt slamudbytte, genvindelig metan.

 

--Aerob biologisk behandling

1. Aktiveret slamproces: lav investering, god organisk fjernelse, delvis affarvning.
2. SBR: tids-baseret plug flow og rumlig komplet blanding, potentiale for ildfaste organiske stoffer.
3. Biofilm proces: højere affarvning end aktiveret slam; omfatter kontaktoxidation og biologiske filtre.
4. Biologisk kontaktoxidation: kombinerer aktiveret slam og biofilm fordele, lavt slam, nem betjening.
5. MBR: integrerer aktiveret slam og membranseparation, bevarer ildfaste organiske stoffer, genanvendeligt vand.

 

--Anaerob biologisk behandling

1. Anaerobt biofilter: høj mikrobiel koncentration, lang slamretention, følsom over for temperatur.
2. UASB: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90% COD/farve fjernelse.
3. ABR: baffelstruktur, anaerob i flere-trin, ingen tilstopning, nem opstart.
4. Anaerob fluid bed: kort HRT, høj belastning, lille fodaftryk.
5. IC-reaktor: dobbelt UASB-struktur, høj volumenbelastning, stærk stødmodstand.
6. Hydrolyse Forsuring: stopper ved hydrolyse/forsuring, forbedrer biologisk nedbrydelighed, lav COD-fjernelse (40%–50%).

 

--Anaerobe-Aerobe kombinerede processer

1. Kombinerer fordelene ved anaerob og aerob behandling; typiske processer:
2. Anaerob-aerob-biologisk kulstofkontakt
3. Anaerob-aerob biologisk roterende skive
4. Hydrolyseforsuring-aerob

 

IV. Nye biologiske behandlingsteknologier til trykning og farvning af spildevand

 

1. Bioaugmentationsteknologi

Tilføjer højeffektive nedbrydende stammer (f.eks. hvide-rådsvampe) for at forbedre fjernelse af forurenende stoffer. Hvide-rådsvampe producerer ligninperoxidase og manganperoxidase til bredspektret-farveaffarvning.

 

2. Immobiliseret mikroorganismeteknologi

Fikserer mikrober på bærere for høj aktivitet og stabilitet, højere effektivitet end suspenderede systemer, mindre slam.

 

3. Sværhedsgrad: Behandling af alkalireduktionsspildevand

Alkali-reduktion hydrolyserer polyesterfibre for at simulere silke; spildevand indeholder høje koncentrationer af terephthalsyre, ethylenglycol og oligomerer.

Karakteristika: høj COD₍Cr₎, høj alkalitet, dårlig biologisk nedbrydelighed.

Behandling: sur udfældning + elektrokatalytisk oxidation + salt-tolerant bakterienedbrydning + multi- katalytisk oxidation.

 

4. Typisk trykning og farvning af spildevandsbehandlingsproces

Gitter → Reguleringstank (beluftning til homogenisering) → Fakultativ/hydrolyseforsuringstank (forbedrer biologisk nedbrydelighed) → Kontaktoxidationstank → Flokkuleringstank → Sedimentationstank → Desinfektion → Udledning; slam fortykkes og afvandes.

 

5. Behandle sager efter produkttype

 

Bomuldsvævet/strikket farvespildevand

Bomuld vævet: længere proces, højere belastning; regulering (6–8 timer), hydrolyseforsuring (4–10 timer), kontaktoxidation (8–10 timer).

Bomuld strikket: ingen størrelse, lavere organisk belastning, kortere proces.

Silkefarvning af spildevand

Naturlig silke afslibning: høj-koncentration bionedbrydeligt spildevand; behandlet med UASB + aerobic + koagulation.

 

 

Naturlig silkefarvning: ligner uldfarvning; biologisk behandling er effektiv.

Polyestersimuleret silke: Alkali-reducerende spildevand kræver separat forbehandling.

 

Uldskurende spildevand

Høj-koncentration af organisk spildevand med uldfedt; proces: gitter → gruskammer → regulering → koagulationsluftflotation → hydrolyseforsuring → anaerob fermentering → aerob → koagulering; uldfedt er genanvendeligt.

 

Uld Tekstil Farvning Spildevand

God biologisk nedbrydelighed (B/C ≈ 0,3–0,4), vand-opløselige farvestoffer; proces: gitter → regulering → hydrolyseforsuring → kontaktoxidation → BAF → koagulering/fotokemisk oxidation.

 

Hampfarvning af spildevand

Hampafslibning: høj-koncentration af alkalisk organisk spildevand; behandlet ved anaerob + aerob + koagulation/fotokemisk oxidation.

Hamp farvning: ligner bomuldsfarvning, justerbare parametre.